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实验室4种常见载气的使用要点

检测人王大锤

2024/06/17

气质联用（GCMS）

对于气相色谱仪，如何选用不同气体的气源做载气和辅助气体，可以说是一个老技术问题了，而对于刚接触气相色谱仪的用户，他们总是到处询问究竟选择什么样的气体纯度最好的这类问题。那么今天小析姐就准备了4种常见载气相关的资料，来大家唠唠！

什么是载气？

在气相色谱法中，流动相为气体，称其为载气。气相色谱之所以叫气相，就是因为它的流动相是气体，而这部分流动相气体就叫做载气。载气过程：进入色谱柱进行分离。

载气的作用

载气的作用是运输，辅助样品在进样口发生汽化，并将样品运输至色谱柱中进行分离，最后再将样品运输至检测器进行检测。
以一定流速载带气体样品或经气化后的样品气体一起进入色谱柱进行分离，再将被分离后的各组分载入检测器进行检测，最后，流出色谱系统放空或收集，载气只是起载带而基本不参于分离作用。
常用的载气有氢、氦、氮、氩、二氧化碳等，对载气的选择和净化处理视检测器而定。

1

氢气(H2)

具有相对分子质量小、热导系数大、黏度小等特点，是热导检测器常用的载气、氢火焰离子化检测器中必用的燃气，但氢气易燃、易爆，使用时要特别注意安全。

2

氮气(N2)

相对分子质量较大、扩散系数小、柱效相对较高、安全、价格便宜，因此，这4种气体中最为常用的载气，在氢火焰离子化检测器中常用，但由于其热导系数低、灵敏度差、定量线性范围较窄，因此在热导检测器中少用。

3

氦气(He)

相对分子量小、热导系数大、黏度小、使用时线速度大，与氢气相比，更安全，但成本高，常用于气一质联用分析。

4

氩气(Ar)

相对分子量大、热导系数小，但由于成本高，因而应用较少。
气相色谱选择载气，是根据色谱柱系统及色谱仪的检测器等条件来确定的。
四种载气的英文缩写：氢气：Hydrogen，H2
氮气：Nitrogen，N2
氩气：Argon，Ar
氦气：Helium，He

载气系统

包括气源、气体净化、气体流速控制和流量。其作用是提供稳定而可调节的气体流以保证气相色谱仪的正常运转。

1

载气选择

载气是气相色谱仪分析中的流动相。载气的性质、净化程度及流速对气象色谱柱的分离效能、检测器的灵敏度、操作条件的稳定性均有很大的影响。
可作为载气的气体很多，原则上没有腐蚀性且不与被分析组分发生化学反应的气体均可作为载气，最常用的是氦气、氢气、氩气、氮气。

2

载气净化

载气净化的目的是保证基线的稳定性及提高仪器的灵敏度。净化程度主要取决于使用的检测器及分析要求(常量或者微量分析)，对一般检测器，进化是使用一根或多根装有硅胶、份子筛、活性炭的净化管，载气经过时可以除去微量的水分及油等。

3

流速的控制与测定

在气相色谱中对流速的控制要求很高，主要是保证操作条件的稳定性。

由稳压阀、针阀、稳流阀相互配合以完成流速的精确控制。柱前流速由转子流量计指示、柱后流速用皂膜流量计测量。

如何选择载气

氢气由于热导率最高，当用热导检测器时，氢气和氦气是最好的载气。
那么问题来了，为什么实验室常用的载气却是氮气呢？
那是因为选择载气还需要考虑安全性和价格。如果完全只考虑柱效，建议使用氢气，但是氢气会带来安全问题。
而氦气虽然兼顾了柱效和安全的优点，但是氦气价格较高，所以大多数实验室选择了用氮气来做载气。

对于载气的要求还有一个就是纯度，纯度越高越好。因为载气中的杂质例如氧气、水份等容易和色谱柱的固定相发生作用，导致固定相变性流失，柱效降低。

而且对于检测器而言，载气中如果有大量的杂质，特别是检测器能够响应的杂质，会导致仪器的基线噪音增大，灵敏度降低。

例如对于ECD检测器而言，氧气是能够在ECD中被响应的组分，载气中如果有大量的氧气就会容易导致ECD的灵敏度降低。
所以为了保证色谱柱的性能以及仪器的灵敏度，建议载气的纯度要在99.995%以上。

小结

1、气相色谱仪每个部分都各自发挥着极为重要的作用，其选择要求也不尽相同。

2、上述两种仪器都是基于气相色谱技术发展而来，一般采用氮气作为载气和尾吹气，氢气作为燃气，空气为助燃气。两种仪器需要检测的都是碳氢化合物，因此采用FID（火焰离子化检测器Flame IonizationDetector）检测器进行检测是最佳的选择。

3、FID是气相色谱中常用的一种检测器，其工作原理是含碳有机物在氢火焰中燃烧时，产生化学电离，发生下列的反应：CH+O→CHO++eCHO++H2O→H3O++CO反应产生的正离子在一个电场作用下被收集到负电极，产生微弱的电流，再经过放大后得到色谱信号。

4、从FID的检测原理中可以看出，使用FID检测器必须以氢气产生氢火焰，同时需要空气中的氧气（O2）使碳氢化合物氧化产生正离子（CHO+）。因此氢气与空气两种气源是必不可少的。对载气而言，若采用纯度不足的氮气作为载气，由于含氧量较高，不但对毛细色谱柱内壁固定液涂层有氧化作用，减少了色谱柱的使用寿命，而且还会使部分烃类物质在进入FID检测之前被氧化。

以上是气相色谱使用过程中载气的选择，重点你都get到了吗？

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Willdo

第1楼2024/06/19

应助达人

简洁明了的科普文章，对初学者很有帮助。

0

检测人王大锤

第2楼2024/06/20

应助达人

是的
Willdo(chun29) 发表:简洁明了的科普文章，对初学者很有帮助。

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